IVIM擴(kuò)散加權(quán)成像對多發(fā)性肌炎和皮肌炎的診斷價值

丁寧寧， 孟巖， 麻少輝， 劉本寅， 高麗， 李小明

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·骨骼肌肉影像學(xué)·

IVIM擴(kuò)散加權(quán)成像對多發(fā)性肌炎和皮肌炎的診斷價值

丁寧寧， 孟巖， 麻少輝， 劉本寅， 高麗， 李小明

目的：探討體素內(nèi)不相干運動擴(kuò)散加權(quán)成像(IVIM-DWI)技術(shù)在多發(fā)性肌炎和皮肌炎中的診斷價值。方法：對10例經(jīng)肌肉活檢證實的多發(fā)性肌炎和皮肌炎患者(病患組)及11例健康志愿者(正常對照組)進(jìn)行雙側(cè)大腿軸位T1WI、T2STIR和IVIM-DWI掃描，經(jīng)后處理分析和測量得到IVIM參數(shù)值：快速彌散系數(shù)(ADCfast值)、慢速彌散系數(shù)(ADCslow值)、快速彌散分?jǐn)?shù)(Ff值)。采用單因素方差分析比較各組間參數(shù)值差異。結(jié)果：病患組水腫肌肉、未受累肌肉(T2STIR上未顯示水腫)及正常對照組正常肌肉ADCslow分別(1.59±0.26)、(1.41±0.24)、(1.34±0.13)×10-3mm2/s，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，各組ADCfast分別為(10.83±2.69)、(9.09±1.55)、(7.48±2.73)×10-3mm2/s，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，其中病患組未受累肌肉ADCfast值高于正常肌肉，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。各組Ff值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論：IVIM-DWI技術(shù)可用于定量評估肌肉水分子擴(kuò)散及微血管灌注情況，ADCslow和ADCfast值對多發(fā)性肌炎和皮肌炎的診斷具有重要作用，其中ADCfast值對其早期診斷有意義。

多發(fā)性肌炎； 皮肌炎； 擴(kuò)散加權(quán)成像； 體素內(nèi)不相干運動； 磁共振成像

多發(fā)性肌炎(polymyositis，PM)和皮肌炎(dermatomyositis，DM)是臨床上常見的特發(fā)性炎性肌病。目前，診斷主要依據(jù)臨床表現(xiàn)、肌電圖、血清激酶，肌肉活檢是確診依據(jù)。MRI對軟組織分辨力高，在PM和DM中具有良好的應(yīng)用價值，能清晰地顯示肌肉水腫、脂肪浸潤以及替代情況，已廣泛應(yīng)用于PM和DM病程監(jiān)測、肌肉活檢的指導(dǎo)以及療效評價等方面。但傳統(tǒng)MR序列(如T1WI、T2WI、T2STIR)不能對肌肉水腫及脂肪變提供定量分析，對PM和DM早期診斷價值也不高[1-2]。

PM和DM組織病理改變主要是肌纖維的變性、壞死、再生和炎性細(xì)胞浸潤以及毛細(xì)血管密度減低，炎癥反應(yīng)使液體滲出，細(xì)胞外間隙增大，會引起肌肉水分子的擴(kuò)散運動和微循環(huán)的改變[3]。體素內(nèi)不相干運動擴(kuò)散加權(quán)成像(intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging，IVIM-DWI)技術(shù)能夠通過多參數(shù)定量反映組織水分子運動的真性擴(kuò)散及微循環(huán)血液灌注形成的假性擴(kuò)散，在PM、DM中具有較好的應(yīng)用前景，尤其在病程的早期階段，炎性細(xì)胞浸潤，尚未引起肌肉水腫，不足以使T2WI信號改變時，水分子擴(kuò)散運動以及微循環(huán)情況已發(fā)生變化，利用IVIM技術(shù)可反映病變早期分子水平的變化[4]。本研究旨在探討IVIM-DWI技術(shù)在PM、DM中的診斷價值。

材料與方法

1.研究對象

本研究所有患者及健康志愿者均簽署書面知情同意書。病變組：連續(xù)搜集華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院2011年9月-2013年7月經(jīng)肌肉活檢證實的10例PM和DM (PM 4例，DM 6例)的病例資料，其中男5例，女5例，年齡15～63歲，平均33.2歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①病程小于12個月；②T1WI上無明顯脂肪浸潤、脂肪替代；③未經(jīng)治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：①大腿部位有外傷史、手術(shù)史；②大腿部位伴發(fā)其他疾病，如腫瘤、血管病變；③心功能異常。正常對照組：募集11例無大腿外傷史及手術(shù)史、非運動員健康志愿者作為正常對照組，其中男6例，女5例，年齡22～53歲，平均31.5歲。

2.檢查方法

采用GE Signa Excite HD 3.0T超導(dǎo)MR掃描儀，運用8通道腹部線圈進(jìn)行雙側(cè)大腿(雙側(cè)髂前上棘連線水平至腘窩水平)橫軸面T1WI自旋回波(SE)、T2WI短時翻轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(STIR)及IVIM-DWI掃描。T1WI掃描參數(shù)：TR 420 ms，TE 10.2 ms，激勵次數(shù)2次，矩陣128×128，視野40 cm×40 cm，層數(shù)20，層厚6 mm，層間距2 mm。T2STIR掃描參數(shù)：TR 3800 ms，TE 85.5 ms，TI 150 ms，其余參數(shù)與T1WI相同。IVIM-DWI掃描參數(shù)：選取15個擴(kuò)散敏感系數(shù)b值，分別為0，20，50，100，200，300，400 ,500，600，700，800，900，1000，1100，1200 s/mm2，TR 3600 ms，TE 85.5 ms，其余參數(shù)與T1WI相同，掃描時間為4分20秒。

3.圖像分析

由2名具有3年以上經(jīng)驗的MRI診斷醫(yī)師采用雙盲法，運用GE ADW4.4圖像工作站，首先在T2STIR匹配像上將病患組分為未受累肌肉(T2STIR上未顯示水腫)和水腫肌肉，為避免不同肌群對結(jié)果的影響，本研究興趣區(qū)(ROI)均放置于左側(cè)股四頭肌(即股外側(cè)肌(vastus lateralis muscle，VL)、股中間肌(vastus intermedius，VI)、股內(nèi)側(cè)肌(vastus medialis muscle，VM)、股直肌(rectus femoris，RF)測量快速彌散系數(shù)(ADCfast值)、慢速彌散系數(shù)(ADCslow值)、快速彌散分?jǐn)?shù)(Ff值)。ROI選擇遵循以下原則：①彌漫性水腫的病例，ROI選取在肌肉最大橫截面；②局限性斑片狀水腫的病例，ROI選取在病灶最大層面；③未受累肌肉及正常肌肉，ROI選取在肌肉最大橫截面。ROI范圍約103～150 mm3(圖1～2)。

表2　病患者股四頭肌中水腫肌肉、未受累肌肉、正常股四頭肌IVIM各參數(shù)方差分析情況

4.統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 16.0統(tǒng)計分析軟件，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的方式表示，采用Shapiro-Walk (W檢驗)進(jìn)行正態(tài)性檢驗，Bartlett-Box檢驗法進(jìn)行方差齊性檢驗，運用單因素方差分析比較各組參數(shù)的差異，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)　果

10例患者雙側(cè)大腿肌肉T2STIR均呈對稱性高信號(6例彌漫性，4例局限性斑片狀信號)，T1WI上呈等信號或稍低信號，未見明顯脂肪浸潤、脂肪替代，肌束結(jié)構(gòu)和形態(tài)保持完好，肌束間分界清晰。雙側(cè)大腿前組、內(nèi)側(cè)及后組肌群均不同程度受累，大收肌受累9例，股四頭肌受累8例，股二頭肌受累5例，半腱肌受累5例，股薄肌受累4例，半膜肌受累4例，縫匠肌受累3例。10例病患組股四頭肌(即VM、VL、VI、RF)共40塊，其中水腫肌肉26塊(VL 6塊，VM 6塊，RF 8 塊，VI 6塊)，未受累肌肉14塊(VL 4塊，VM 4塊，RF 2塊，VI 4塊)。

正常對照組股四頭肌ADCslow、ADCfast、Ff平均值分別為(1.34±0.13)×10-3mm2/s、(7.48±2.73)×10-3mm2/s、27.96±9.79(%)，VM、VL、VM、RF的ADCslow、ADCfast值、Ff值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，表1)。

病變組股四頭肌中水腫肌肉的ADCfast、ADCslow值均大于未受累肌肉和正常對照組股四頭肌，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，并且病患組股四頭肌中未受累肌肉的ADCfast值高于正常組股四頭肌，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，病患組股四頭肌水腫肌肉Ff值較未受累肌肉及正常組肌肉減低，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，表2)。水腫肌肉與未受累肌肉、正常肌肉ADCslow值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.06、0.00)；水腫肌肉與未受累肌肉、正常肌肉ADCfast值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.044、0.00)；未受累肌肉與正常肌肉的ADCfast值差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.045)。

討　論

特發(fā)性炎性肌病是一組以骨骼肌炎性反應(yīng)為特點的自身免疫病，臨床上最常見的類型是PM和DM，臨床典型表現(xiàn)為漸進(jìn)性對稱性肢體無力，部分患者伴有肌痛，全身肌肉可受累，最易累及四肢近端[5-6]，本研究10例病患均是雙側(cè)大腿對稱性受累。PM/DM組織病理學(xué)主要表現(xiàn)為肌纖維變性、壞死、肌內(nèi)膜及小血管周圍炎性細(xì)胞浸潤，毛細(xì)血管的密度減低。目前PM/DM的診斷主要依據(jù)臨床表現(xiàn)、肌電圖、血清激酶，確診主要依據(jù)肌肉活檢，MRI作為一種無創(chuàng)性檢查，T1WI、T2WI序列能夠直觀地顯示肌肉水腫、脂肪浸潤或替代程度及范圍。本研究10例病患雙側(cè)大腿水腫肌肉在T2STIR表現(xiàn)為彌漫性或局限性高信號，T1WI未見明顯脂肪浸潤和替代征象，各組肌群均不同程度受累，但肌束結(jié)構(gòu)和形態(tài)保持完好，肌束間分界清晰，與文獻(xiàn)報道一致。MRI在指導(dǎo)診斷、活檢定位、病程進(jìn)展監(jiān)測、療效評價中起到重要作用，但傳統(tǒng)MR序列無法對病變進(jìn)行定量分析，對早期病變診斷價值也不高[1-2,7]。

IVIM理論最早由Bihan等[4]提出，利用雙指數(shù)函數(shù)公式：S/S0=(1-f)×exp(-bD)+f×exp[-b(D*+D)]，S(b)代表取某個b值(b≠0)時的信號強(qiáng)度，S0代表b=0時的信號強(qiáng)度，f(perfusion fraction)是灌注分?jǐn)?shù)，D(diffusion coefficient)和D* (pseudo-diffusion coefficient)分別是擴(kuò)散系數(shù)和偽擴(kuò)散系數(shù)。b值被稱為擴(kuò)散敏感梯度因子(gradient factor)，單位為s/mm2，該參數(shù)依賴于掃描序列，其計算公式為b=Y2G2δ2(Δ﹣δ/3)，Y、δ、G、Δ分別代表所施加的梯度磁場的磁旋比、持續(xù)時間、磁場強(qiáng)度及間隔。通過公式計算可獲的f值(fraction of ADCfast值)、D*值(ADCfast值)及D值(ADCslow值)，分別代表體素內(nèi)毛細(xì)血管容積占整個組織容積的比值和毛細(xì)血管網(wǎng)的微循環(huán)灌注相關(guān)情況(反映相對真實的組織中水分子的擴(kuò)散狀態(tài))；前者沒有單位，后兩者的單位均為mm2/s。多個參數(shù)更能體現(xiàn)組織中微循環(huán)灌注及單純水分子擴(kuò)散的特性[4]。

IVIM成像已應(yīng)用于多個組織器官，如顱腦、乳腺、肝臟、胰腺、腎臟、前列腺等，在腫瘤的診斷及鑒別診斷、病程監(jiān)測、療效評價等方面起到重要的作用，但應(yīng)用于骨骼肌肉的文獻(xiàn)報道尚少[8-11]。

本次研究結(jié)果顯示PM/DM水腫肌肉的ADCslow值明顯高于未受累肌肉和正常肌肉。PM/DM中肌纖維的變性、壞死，使組織間隙增大，水分子彌散空間增大、受限減低。另外炎性細(xì)胞浸潤，可導(dǎo)致毛細(xì)血管通透性增加，血管內(nèi)液體、蛋白、白細(xì)胞流入組織間隙內(nèi)，引起組織水腫[3]。ADCslow值低反映的是水分子彌散狀態(tài)，PM/DM中組織間隙內(nèi)水分子數(shù)量增多、擴(kuò)散空間增大，擴(kuò)散受限減低，導(dǎo)致ADCslow值增高[12]。Qi等[13]研究表明 PM/DM水腫肌肉D值較未受累及肌肉增高24%，與本研究結(jié)果一致。Baur等[14]研究結(jié)果表明放療后水腫肌肉的D值較腫瘤復(fù)發(fā)區(qū)高29%。有學(xué)者提出在病程早期，肌肉表現(xiàn)出水腫改變之前，即未受累肌肉就有炎性細(xì)胞浸潤，毛細(xì)血管通透性增加，血管內(nèi)液體、蛋白、白細(xì)胞流入組織間隙內(nèi)，細(xì)胞間隙中水分子數(shù)量增多，T2STIR上未見信號改變，但ADCslow值較正常肌肉輕度增高，雖然差異無統(tǒng)計學(xué)無意義，推測可能與炎性細(xì)胞浸潤程度有關(guān)[15]。ADCslow值可以敏感地反應(yīng)水腫肌肉中水分子的擴(kuò)散的特點。

ADCfast值高于未受累肌肉和正常肌肉。炎性細(xì)胞浸潤可導(dǎo)致毛細(xì)血管通透性增強(qiáng)，另外有研究表明DM雖有微血管數(shù)量的減少，亦有新生血管形成[3]，新生血管的血管通透性較成熟血管的強(qiáng)，導(dǎo)致血管與血管外間隙液體交換增加。新生血管形成以及血管通透性增加可能是導(dǎo)致ADCfast值增加的主要因素。Qi等[13]研究結(jié)果表明水腫肌肉D*比正常的高2倍，但無統(tǒng)計學(xué)意義，可能是由于數(shù)據(jù)離散程度偏大造成的，他在文獻(xiàn)中提到計算得到精確的D*相對較困難，小于200s/mm2的b值越多，計算結(jié)果越可信[13]。Morvan等[16]研究表明肌肉運動下的，運動過后肌肉血流灌注增多，D*值較靜息狀態(tài)的明顯增高。ADCfast值在一定程度上是可以反應(yīng)微血管灌注的情況。

另外筆者還得到一個有趣的結(jié)果，T2STIR上未顯示水腫改變的肌肉定義為未受累肌肉，這些肌肉的ADCfast值高于健康志愿者的正常肌肉，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。高麗等[7]和Iglesias等[15]分別從MRI顯示的肌肉水腫區(qū)和未受累肌肉活檢組織，結(jié)果示水腫區(qū)有明顯的炎癥浸潤，而在MRI上顯示未受累肌肉有輕度的炎癥浸潤，但不至于引起肌肉水腫，因而在T2WI序列上不能顯示。如上所述炎性細(xì)胞的浸潤可以引起毛細(xì)血管通透性的增加，使血管與血管外間隙的液體交換增加，從而影響ADCfast值。這一結(jié)果提示ADCfast在PM/DM的早期診斷中很有價值。

在本項研究中，三組Ff即灌注分?jǐn)?shù)f未有顯著性差異。Qi等[13]研究結(jié)果顯示水腫肌肉的f值比未受累肌肉降低約40%[13]，本項研究結(jié)果示水腫肌肉Ff平均值較正常低約22%，但無統(tǒng)計學(xué)意義，f值降低可反映毛細(xì)血管床減少，這可能與兩組患者病程相關(guān)，本項研究病程均小于12個月，T1WI上未見明顯脂肪浸潤，而文獻(xiàn)中患者平均病程約22個月，病程可能會影響毛細(xì)血管床減少程度，故本項研究Ff值未出現(xiàn)顯著降低。

總之，IVIM-DWI技術(shù)為評估PM/DM水腫肌肉提供了新視角，ADCfast值、ADCslow值具有重要的診斷價值，尤其是ADCfast對于病變早期診斷更具有重要意義。

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Value of intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging in the diagnosis of polymyositis and dermatomyositis

DING Ning-ning,MENG Yan,MA Shao-hui,et al.

Department of Medical Imaging,the First Affiliated Hospital of Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710061,China

Objective:To study the value of intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging (IVIM-DWI) in the diagnosis of patients with polymyositis (PM) and dermatomyositis (DM).Methods:Ten patients with PM/DM proven by muscle biopsy (patient group) and eleven healthy volunteers (control group) were enrolled in this study.Axial views with IVIM-DWI，T1WI and T2STIR sequences were performed on bilateral thighs of all subjects.The IVIM parameters after post-processing included ADCfast,ADCslow,and fraction of ADCfast(Ff) were measured.One-way analysis of variance was used for statistical analyses.Results:The mean ADCslowof edematous muscle,unaffected muscle (no edema on T2STIR) in the patient group and normal muscle in control group was (1.59±0.26)、(1.41±0.24)、(1.34±0.13)×10-3mm2/s respectively,with statistic difference (P<0.05).The mean ADCfastvalue of the three groups mentioned above was (10.83±2.69)、(9.09±1.55)、(7.48±2.73)×10-3mm2/s respectively,with statistic difference (P<0.05).The ADCfastvalue of unaffected muscle in patient group was higher than that of normal group,with statistic difference (P<0.05).There was no statistically significant difference among the Ff values of the three groups (P>0.05).Conclusion:IVIM-DWI technique could be used to quantitatively evaluate the H2O diffusion and microcirculation of muscles,ADCslowand ADCfastvalues provided important diagnostic information for patients with PM/DM,especially,ADCfastis valuable in early diagnosis.

Polymyositis; Dermatomyositis； Diffusion weighted imaging; Intravoxel incoherent motion; Magnetic resonance imaging

710061西安，西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科(丁寧寧、麻少輝)；430030武漢，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院放射科(高麗、李小明)；710054西安，西安交通大學(xué)附屬紅會醫(yī)院頭頸外科(孟巖)，CT室(劉本寅)

丁寧寧(1985-)，女，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，住院醫(yī)師，主要從事骨骼肌肉影像診斷工作。

李小明，E-mail：lilyboston2002@163.com

R445.2; R685

A

1000-0313(2016)07-0649-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.07.017

2016-02-01)